JPH01503359A - 勾配コイルを保持するマンドレルの固定・調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 勾配コイルを保持するマンドレルの固定・調節装置本発明は、核磁気共鳴測定装 置用のマグネットの内側で勾配コイルを保持するマンドレルの固定・調節装置に 関するものである。本発明は特に医学の分野に適用することができ、この分野で は大きなサイズのマグネットと勾配コイル保持用マンドレルが使用される。本発 明は、このような測定装置の中でも特に、人体に関して核磁気共鳴により画像を 形成する（ＭＲＩ＞ための装置に関する。

核磁気共鳴の測定装置は、検査する身体に均一で強力な連続磁場ＢＯを印加する ためのマグネ７）を主構成要素として備えている。このマグネットは一般に円筒 形である。この円筒の長さは典型的には数メートル（２，５ｍ）であり、直径が 約１ｍの円柱状検査空間が内部に残される。磁場の均一性の補正は、通常は、シ ムコイルと呼ばれる補正コイルを付加することによりなされる。このシムコイル はマグネットと同心であり、このマグネットの内側でこのマグネットの内面にで きるだけ近くなるように配置されている。このようにして、非常に大きな検査空 間を残す。検査空間の各領域を区別するために、特に画像を形成するために、勾 配コイルと呼ばれるコイルを保持するマンドレルをシムコイルの内側に設置する ことが知られている。勾配コイルを導入することによって磁場が乱される。この 磁場の乱れは較正されており、測定軸に沿っての分布が知られている。勾配コイ ル保持用マンドレルと呼ばれるマンドレルは、シムコイルの集合の内側に配置さ れてシムコイルに支持される。勾配コイル保持用マンドレルの内側の自由空間に は、検査する身体の粒子の磁気モーメントの方向を変化させるためのラジオ周波 数アンテナがさらに設置されている。磁気モーメントの方向を変化させるには、 励起パルスを印加する。アンテナは、粒子の磁気モーメントが配向磁場Ｂ０の向 きに再び揃おうとするときにこれら粒子から放射される平衡復帰信号を測定する のにも使用される。様々な理由で、勾配コイル保持用マンドレルの内側に設置さ れたラジオ周波数アンテナは、勾配コイル内でラジオ周は隔離されている。実際 、この減衰があるとパルスの効率が低下する。このシールドがないと、そもそも パルスが勾配コイルの動作を乱す可能性がある。最後に、同心状に重ねられたこ の組立体の内側の自由空間には検査する身体が入れられる。通常は、医学の分野 では、検査に有効な円筒空間は直径が０．５０ｍよりもわずかに大きい。

上記の３つの部材の同心性に特に注意を払う必要がある。３つの部材とは、シム コイル、勾配コイル保持用マンドレル、それにマグネットである。同心性がある ため、従来は、各コイルを、それを取り囲むコイル全体を基準として用いて所定 の位置に設置している。例えばシムコイルはマグネットの内面に支持され、勾配 コイル保持用マンドレルはシムコイルの内面に支持され、シールドはシムコイル の内面に張りつげられ、最後にラジオ周波数コイルがシールドのあとに取り付け られる。この方法を利用することによって、この方法には２つの欠点があること が判明した。

第１に、ＮＭＲの測定中には、使用する磁場勾配がパルス列として与えられる。

磁場勾配が形成され、短時間継続しく数ミリ秒）、次に遮断される。勾配コイル の導線は電流の印加時または遮断時には強度が変化する電流を流し、しかもこの 導線は一定磁場（配向磁場Ｂ、）中に入れられているため、ラプラスの法則に従 って応力を受けて振動する傾向がある。この振動は同心組立体全体に、特に重童 が勾配コイル保持用マンドレルとほぼ同じのシムコイルに伝わる。この結果、Ｎ ＭＲの測定にノイズが入る。約９０ｄＢのノイズさえ記録されることがある。振 動はさらに、数トンの重量があるとはいえマグネットにまで伝わる。

振動によってマグネットでは好ましからぬ刺激が発生する。特に、このマグネッ トが超伝導マグネットである場合には冷媒の消費が増える。

一方、ＮＭＲ装置の各部分の設置と調節の際には、積層型であるために、１つの 部分を調節することによって他の部分の調節位置がが狂ったり変化したりする。

ところで、勾配磁場によってもたらされる乱れは所定の測定軸に沿ってリニアで あるという特性をもつ。従って、勾配コイルを配向磁場の均一性の一次補正に用 いることによりシムコイルの数を減らすことが一般に認められている。単に、勾 配コイル中に直流電流を流すだけでよい。勾配オフセットの大きさは、得ようと する補正値に依存して異なる。この結果、勾配コイル保持用マンドレルの位置調 節の精度が重大になる。というのは、勾配コイルが配向磁場の均一性の補正に関 与するからである。長くて退屈な機械的調節操作を実行した後でなくては勾配コ イル保持用マンドレルをシムコイルの内側にうまく固定することができない。

本発明は、上記の問題点を解決して、基準となる部材を積層させることなく、勾 配コイル保持用マンドレルが（介在するシムコイルの集合にはもはや支持されず ）マグネットに直接に支持されるような固定装置を提供することを目的とする。

このため、勾配コイル保持用マンドレルの機械的振動がシムコイルの集合に伝達 されることはなくなる。従って、シムコイルはもはや振動しない。この結果、マ グネットを揺動させる振動部分は少なくなり、勾配コイル保持用マンドレルのみ となる。このために耳に聞こえるノイズが減少し、冷媒の消費が減る。さらに、 各部材の調節がより簡単になる。実際、各部材は今や同一の基準剛体であるマグ ネット自体に支持される。さらに、勾配コイル保持用マンドレルの支持装置は、 勾配コイル保持用マンドレルに固有な振動を減衰させるために特別に研究された ダンパを直列に備えることもできる。これに対して、勾配コイル保持用マンドレ ルとシムコイルの集合の複合振動を減少させるダンパは現在の技術ではほぼ不可 能である。

そこで、本発明によれば、核磁気共鳴の測定装置における全体の形状が筒状であ るマグネットの内側に勾配コイルを保持するマンドレルの固定・調節装置であっ て、マグネットの筒体の端部リングの両側で径方向に配置されるとともに支軸に よって固定されている互いに同等なブラケットの２つの組を備え、各ブラケット のアームにはマンドレルに応力を及ぼす手段が取り付けられていることを特徴と する装置が提供される。

本発明は、添付の図面を参照した以下の説明を読むことによりさらによく理解で きよう。図面は単なる例であって、本発明を限定するものではない。各図面にお いて、同じ参照番号は同じ要素を表す。

第１図は、本発明の核磁気共鳴イメージング装置で用いられる手段の構成を示す 概略図である。

第２図は、本発明の装置の一部分の詳細な断面図である。

第３図は、本発明の固定装置のブラケットを第２図の方向りから見た正面図であ る。

第１図は、核磁気共鳴イメージング装置を直径を含む平面で切断した断面の概略 図である。回転軸線１のまわりには、外側カラ内側に向かって、配向磁場Ｂ０を 発生させるマグネット２１，２．ヨイルの集合３、勾配コイル保持用マンドレル ４、シール１．５、それにラジオ周波数アンテナ６が設置されている。これら手 段の動作を制御する機能的接続部材は本発明とは関係がないため図示していない 。マンドレル４を保持するため、本発明の固定装置は、マグネット２のそれぞれ 両側で端部リング１１．１２に固定された互いに同等な２組のブラケット７−８ と９−１０を備えている。もちろん、ブラケットの組７−８と９−１０は図示さ れた２つのブラケットのみを含んでいるわけではなく、それ以上のブラケットを 含んでいてよい。好ましい態様によれば、ブラケットの組は６個のブラケットを 含んでいて、それらがリング上に環状に分配されている。

第２図は、マグネットの端部リングのブラケットがいかに固定されているかを詳 細に示す図である。ブラケットの支軸、例えばブラケット７の支軸１３は径方向 を向いている。この支軸１３はマグネットの内側の軸線１の方向に向かって延び ている。このブラケットのアーム１４は、勾配コイル保持用マンドレル４に径方 向の応力を及ぼすための装置を備えている。本実施例の場合、応力は圧縮応力で ある。ブラケットが存在していることにより、マグネット２に対するマンドレル ４の固定部材を、マグネットに対するシムコイルの固定部材１５から独立にでき ることがわかる。

勾配コイル保持用マンドレル４に応力を及ぼす手段１４は、ブラケットごとに、 雄ネジを切られたロッド１７の端部によって保持されているシュー１６を備えて いる。ロッド１７は、ブラケットの支軸に対して回転できないようにされている 。例えば、雄ネジを切られたロッド１７はシューホルダ１８に固定されており、 このシューホルダの１つの平坦側面１９は支軸１３の対向面２０に押し付けられ る。このためにロッドは回転が阻止される。しかし、雄ネジを切られたこのロッ ドは面１９が面２０の上を滑ることにより軸線１の方向に変位することができる 。この目的で、雄ネジを切られたロッド１７は４雄ネジを切られた制御用ロー、 う２１に嵌合している。このローラはロッド１７の軸線２２のまわりを自由に回 転することができるが、支軸１３に設けられたスロット２３によって並進運動で きないようにされている。ロッド１７とシュー１６で構成されている突起部はブ ラケット７のアームを構成する。

ローラ２１をスロット２３内でマグネットに対して径方向に支持するには支軸１ ３に固定された突出部に設けられた反対側のスロット２５が利用される。支軸の 突出部２４は任意の手段によって支軸１３に固定されて、特にこの支軸１３と単 一のブロックを構成する。

突出部２４は接続部材２６などによって支軸１３に接続される。支軸の突出部２ ４のスロット２５はサイズが支軸１３のスロット２３と等しい。従って、ローラ ２１は、平坦な円形面がスロットの縁部に支持される。ローラを操作すると、反 作用により、雄ネジを切られたロッド１７が移動する。雄ネジを切られたロッド １７のピッチの一例を挙げると、Ｑ、５ｍｍである。ローラを一回完全に回転さ せるごとに、雄ネジを切られたロッド１７はこのピッチに等しい高さだけ径方向 に変位する。ローラの操作が容易になるよう、また、ロッドの変位をピッチの約 数にすることができるよう、ローラ２１には穴、例えば２７．２８が周辺部に規 則的に分布されている。制御用ロッドの端部をこれらの穴に嵌め込んでトルクを 及ぼすことによりローラを回転させる。支軸１３のスロット２３の幅Ｌ（第３図 ）は、１つの穴がこのスロットの側面に近くにあるときに少なくとも２つの穴を このスロットを通して見ることができるような値であることが好ましい。

異なる製造業者によって製造されたマグネットは、共通の国内規格を守っている とはいえサイズが約数ｃｍ異なる。この差を考慮するため、ブラケットの支軸に は、ブラケットが高さ方向にわずかにずれることができるようにするだめの細長 い穴３０が設けられている。この結果、ボルト３１を用いてブラケット７をリン グ１１に固定する高さは、マグネットの製造業者が端部リング１１に設けた酸ネ ジ付ソケットの位置の差には影響されない。

しかし、この端部リングが基準となるという特徴を尊重するため、ブラケットに はこのブラケットの支軸に固定される踵部材３２を取り付けて、この支軸とで角 度方向のソケットを形成する。

このソケットにはリング１１の基準面３３と３４が重なり合って入る。

ＮＭＲ装置の各部分のサイズを考慮して、隔離用シム３５の組を支軸１３とリン グ１１の間に配置する。踵部材３２は、リング１１に直接支持されるシム３６に 固定される。

シューが取り付けられている雄ネジ付ロッドを備えるローラを支軸に取り付ける ことには利点がある。実際、同等なローラと同等な雄ネジ付ウッドを考えると、 シューがすべて対応するローラから等距離にあるように組み立てることが可能で ある。

この目的で、ローラをそれぞれ対応するスロット内に導入する（スロットへの導 入）。雄ネジを切られたロッドを、シューホルダ１８が支軸とこの支軸の突出部 にぶつかるまでねじ込む。次に、同じ回数回転させて、１つの組の全シューを変 位させる。

この結果、このようにして組み立てられたローラを支軸内で位置決めする際には 、シュー１６と踵部材３２０間の距離が同等なすべてのブラケットに対して等し くなる。すなわち、調節基準部材が移動する。マンドレルの設置と調節は従って 極めて容易になる。つまり、各組の全ローラを同じ回数またはその分数倍回転さ せるだけでよい。調節の精度は、基準面３３．３４の精度に依存する。

最後に、本発明では、各ブラケットに取り外し可能なヘッド、例えばブラケット ７のへラド３７を取り付けることが可能である。

ヘッド３７は例えばネジ３８によって支軸１３の端部に固定することができる。

設置の際にマンドレル４を長手方向に固定するに番マ一端をヘッド３７に当接さ せる。結局、ヘッド３７のＮＭＲ装置の内側を向いた面３９は、リング１１の基 準面３３を並進運動させたものである。ローラ２１が作動してマンドレＪし４に 応力が及１ｆされる場合には、直ちにヘッド３７を除去して、マンドレＪし４の 振動がブラケットに伝わるのを制限する。この結果、ノイズが告１限されるとと もに、基準部材が堅固になる。従って、本発明で番よ、振動とそれに起因する効 果の減少と、位置の正確さと番ま完全に両立する。

さらに、マンドレル４は単一ブロックであることが好ましＧ１゜これは、マンド レルに取り付けられる勾配コイルができるだ番す連続してこのマンドレルに固定 されることを意味する。待客こ、勾配コイルの固定操作をマンドレルを重合可能 な樹脂中で底形する操作と組み合わせる。重合によって全体が単一のブロックに なったマンドレル４は、（マグネットの両側の）支持体の間で固有の周波数で特 に振動しやすくなる。シュー１６の緩衝材料は、この周波数での振動を減衰させ ることができるように計算した材料にすることが好ましい。これは、単一のブロ ックでなコ）マンドレルが減衰させにくい広し）振動スペクトルを発生させる上 記の従来技術では不可能である。これは、マンドレルが構成する機械式共鳴器が 別の共鳴器であるシムコイルとカップルし、これら共鳴器が機械的に共通にマグ ネットを励起する場合にさらに重大になる。シュー１６は、−例を挙げるとコ゛ ムで製造される。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．核磁気共鳴の測定装置における全体の形状が筒状であるマグネット（２）の 内側に勾配コイルを保持するマンドレル（４）の固定・調節装置であって、マグ ネットの筒体の端部リング（１１、１２）の両側で径方向に配置されるとともに 支軸（１３）によって固定されている互いに同等なブラケットの２つの組（７− ８、９−１０）を備え、各ブラケットのアーム（１４）にはマンドレルに応力を 及ぼす手段が取り付けられていることを特徴とする装置。
2. ２．上記応力付加手段が、マンドレルの内側（１）に向かう応力を及ぼす手段（ １６〜２８）を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. ３．上記応力付加手段が、雄ネジを切られていて回転できないようにされたロッ ド（１７）によって保持されているシュー（１６）と、雄ネジを切られた上記ロ ッドを上記筒状に対して径方向に移動させるために上記ブラケットに対して並進 運動できないようにされた操作用ローラ（２１）とを備えること特徴とする請求 項１または２に記載の装置。
4. ４．上記シューが、マンドレルと接触するゴム部分を備えることを特徴とする請 求項３に記載の装置。
5. ５．上記ブラケットの支軸が、すべて、マグネットの筒状の内面に支持されるよ う支軸の同一の場所に設置される踵部材（３２）と、製造公差を考慮してブラケ ットを端部リングに固定しやすくするために支軸に設けられた細長い開口部（３ ０）とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. ６．上記ブラケットの支軸が、マンドレルの長手方向の調節用のストッパとして 機能するようブラケットを越えて延びるヘッド（３７）をさらに備えることを特 徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. ７．ノイズを減らすために上記ヘッドが取り外し可能である（３８）ことを特徴 とする請求項６に記載の装置。
8. ８．上記ブラケットの支軸が、隔離用シム（３５）によって上記筒状の端部に固 定されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. ９．ブラケットの各組が、各端部リング上に規則的に分布配置された６個のブラ ケットを備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
10. １０．上記マグネットが単一ブロックの勾配コイル保持用マンドレルを備えるこ とを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。